2019年11月，洛杉矶警局“刀锋跑者”霍顿在泰瑞尔公司进行沃伊特-坎普夫测试时，遭复制人里昂袭击身亡。警监布莱恩特紧急召回退休警探瑞克·戴克，命其追捕四名已逃逸至地球的Nexus-6型复制人——他们拥有超强体力与智力，但寿命仅四年。戴克首先来到泰瑞尔公司，向创始人泰瑞尔博士求证测试的可靠性，并意外结识了博士的助手瑞秋。瑞秋坚信自己是人类，但测试显示她实为植入记忆的复制人。戴克在追捕复制人佐拉时，发现她正在蛇舞酒吧表演，经过激烈搏斗将其击毙。随后，戴克在复制人设计师塞巴斯蒂安的公寓中，先后遭遇并杀死复制人普里斯和设计者，而复制人头目巴蒂则手刃了泰瑞尔博士。最终，戴克与巴蒂在雨中屋顶展开生死对决。巴蒂在濒死前救起险些坠楼的戴克，并留下一段关于“眼泪消失在雨中”的独白后安然逝去。戴克带着瑞秋逃离洛杉矶，途中他暗示瑞秋的记忆可能是植入的，但两人仍决定共赴未知的未来。影片以戴克在电梯中轻声说出“希望她不会知道”作结，留下关于人性与记忆的永恒疑问。